浅谈防火玻璃特性及分类

来源：弘耀工程玻璃

2015年1月2日13时14分，哈尔滨市道外区一仓库发生火灾，造成5名消防战士牺牲，14人受伤，594户2000多居民及部分临街商户受灾。如此严重的火灾发生，又一次引发了人们对防火安全的反思，全社会对建筑防火问题也愈发重视。建筑防火是建筑安全设计中一个十分重要的项目，建筑防火分区的要求往往使建筑师在建筑美学与建筑防火上进退两难，然而玻璃作为现代建筑的时尚，它所具有的通透性和华丽的效果，使得防火玻璃成为现代建筑师们乐于追逐的目标，用防火玻璃作为防火分隔材料的优势不仅在于提升了建筑美感和采光效果，而且要比传统的墙体轻，可提高建筑物的有效使用面积，便于施工。因此，开发新型防火玻璃可以兼顾人们对美观和安全的要求。

1.防火玻璃特性

1.1耐火完整性

在标准耐火实验条件下，建筑分隔构件当其一面受火时，能在一定时间内防止火焰穿透或防止火焰在背火面出现的能力。即指试件背火面出现火焰，并持续燃烧10s或10s以上。在试验中，当试件有火焰或气体从孔洞和其他缝隙处出现时，进行棉垫着火性试验，棉垫被点燃，表明试件失去完整性。如果试件在实验过程中垮塌，表明挂件失去完整性。

1.2耐火隔热性

在标准耐火试验条件下，建筑分隔构件当某一面受火时，能在一定时间内其背火面温度不超过规定值能力。即指试件背火面测温点单点温升180℃，平均温升140℃。

1.3热辐射强度

在标准耐火试验条件下，在玻璃背火面一定距离、一定时间内的热辐射照度值。即指距试件背火面3m处，临界辐射热照度达到0.42W/cm²及距试件背火面在等于其较小尺寸（长度或宽度）1.2倍的距离内，临界辐射热照度达到3.35 W/cm²。如果落在纤维素材料上的辐射强度超过3.35 W/cm²，这些材料就容易燃烧。

2、防火玻璃的种类

2.1按耐火性能分

防火玻璃是一种在标准耐火实验条件下能够保持其完整性和隔热性的特种玻璃，可以按不同的方法进行分类。

2.1.1 A类

同时满足耐火性完整性、耐火隔热性要求的防火玻璃，当遇到火灾时，火焰燃烧产生的及高热量以热辐射和热传导的方式透过玻璃，使玻璃背火面温度不断升高。达到一定程度时，热量会使人或可燃物在没有碰到火焰的情况下，被灼伤或引燃。隔热型复合防火玻璃正是为了使逃生和救援人员免遭热辐射伤害，并将火灾的破坏性降到最小设计的。A类防火玻璃为复合防火玻璃。

此类玻璃具有透光、防火（隔烟、隔火、遮挡热辐射）、隔声、抗冲击等性能，适用于建筑装饰钢木防火门、窗、上梁、隔断墙、采光顶、挡烟垂壁、透视地板及其他需要及透明又防火的建筑组件中。

2.1.2 B类

同时满足耐火完整性、热辐射强度要求的防火玻璃。B类防火玻璃为复合防火玻璃。此类防火玻璃多为复合防火玻璃，具有透光、防火、隔烟特点。

2.1.2 C类

只满足耐火的完整性要求的单片防火玻璃。C类防火玻璃又分为硼硅单片防火玻璃，铯钾单片防火玻璃，高强度单片防火玻璃。硼硅单片防火玻璃是选用含高硼硅经浮法工艺生产出的一种原片玻璃，经钢化加工而成。他的防火性能源自于其很低的热膨胀系数，仅为4×10^-6℃^-1(20~300℃)，比普通玻璃（硅酸盐玻璃）底2~3倍。此外，硼硅单片防火玻璃还具有高软化点、极好的抗热冲击性和粘性等特质。因此，当火灾发生时，硼硅单片防火玻璃不易膨胀碎裂，是一种高稳定性的单片防火玻璃，其耐火时限高达3h。

铯钾单片防火玻璃是由普通浮法玻璃经过特殊的化学处理及物理钢化制作而成的。其中，化学处理的作用是在玻璃的表面进行离子交换，使玻璃表层碱金属离子被熔岩中的其他碱金属离子置换，从而增加了玻璃强度，提高了抗热冲击性能。而且特殊的物理钢化处理，使其达到安全玻璃的要求。高强度单片防火玻璃是经过特殊的物理钢化处理（大风压）制造的防火玻璃。此类玻璃具有透光、防火、隔烟、强度高等特点。适用于无隔热要求的防火玻璃隔断墙、防火窗、室外幕墙等。

上述这三类玻璃，其耐火等级分Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级，其相应耐火时间为90min、60min、45min和30min。

2.2按结构型式分

防火玻璃按结构型式分主要有4种：夹层复合防火玻璃、夹丝防火玻璃、中空防火玻璃和高强度单片防火玻璃。

2.2.1夹层复合防火玻璃

夹层防火玻璃是一种建筑用安全玻璃，是在两层浮法玻璃中间用PVB胶片，在一定温度、压力下胶合成整体，及时受到冲击，玻璃碎了仍然连在一体，防止人员伤亡和其他事故发生。灌注型防火玻璃也属于夹层防火玻璃，灌注固化在隔热型复合防火玻璃中间的特殊透明化学物质大量地吸收火焰中的热量而发泡膨胀，同时变成不透明的白色，高效的阻止燃烧发生的热量从迎火面像背火面的传递。在这个过程中，玻璃整体保持完整，形成了一个可以阻隔火焰、烟雾和燃烧产生的高温毒气扩散与蔓延的有效屏障。复合防火玻璃的隔热和防热辐射功能可以使火灾发生时玻璃背火面区域内的逃生或救援人员免遭高温热量的侵害和热辐射的灼伤，同时防止该区域内的可燃材料和物品如木制品、地毯等在一定时间内被高温和热辐射所引燃。

2.2.2夹丝防火玻璃

夹丝防火玻璃是在两层玻璃中间的有机胶片或无机胶粘剂的夹层中再加入金属丝、网物，而制成的复合玻璃体。加入了丝或网后，不仅可提高防火玻璃的整体抗冲击强度，而且能与电加热和安全警报系统相连接起到多种功能的作用。该防火玻璃唯一的缺陷是透光度欠佳。

2.2.3中空防火玻璃

中空防火玻璃是在多片玻璃每相邻两片玻璃之间，四周用支撑框架密封隔离固定，形成一密封空间，非密封空间用外层密封胶密封填平，其一块或多块使用单片防火玻璃。支撑框架与玻璃的接触表面上用内层密封胶粘接；支撑框架呈内空结构，填充干燥剂，呈矩形结构，其外边缘的两直角制成45°、2mm的倒角结构，密封空间可以隔热、隔温、降低噪音，支撑框架的优化尺寸以及良好的倒角结构使得外层密封胶有良好的固定条件，不易变形受损，密封性能、耐照射性能较常规玻璃好，充分的保证在长时间使用时无结露、无痕迹、无胶条变形现象发生。

2.2.4单片防火玻璃

单片防火玻璃是采用物理与化学的方法，对浮法玻璃进行处理而得到的。它在1000℃火焰中能保持80min~120min不炸裂，从而有效的阻止火焰与烟雾的蔓延，有利于第一时间发现火情，使人们有足够长的时间撤离现场，并进行救灾工作。

单片防火玻璃除了普通的平板玻璃经物理、化学钢化后得到的，还有一类称之为特种单片防火玻璃，具体是指采用的玻璃基片为特种成分的玻璃，而非普通平板玻璃成分的玻璃。它主要有硼硅酸盐防火玻璃、铝硅酸盐防火玻璃、微晶防火玻璃及软化温度高于800℃以上的钠钙料优质浮法玻璃等。其共同的主要特点是：玻璃软化点较高，一般均在800℃以上，热膨胀系数低，在强火焰下一般不会因高温而炸裂或变形，尤其是微晶防火玻璃，除具有上述特点外，还具有机械强度高、抗折、抗压强度高及良好的化学稳定性和物理力学性能。

2.3按结构分

防火玻璃按结构分可分为复合防火玻璃和单片防火玻璃。

2.3.1复合防火玻璃

由2层或2层以上的玻璃复合而成或由一层玻璃和有机材料复合而成，并满足相应耐火等级要求的特种玻璃。复合防火玻璃按制作方法，可分为复合型防火玻璃和灌注型防火玻璃。

复合型防火玻璃结构如图所示：将两片或两片以上的单层平板浮法玻璃有膨胀阻燃胶结剂粘结复合在一起而制成的。其防火原理：火灾发生时，向火面玻璃遇到高温后很快炸裂，其防火胶夹层相继发泡膨胀10倍左右，形成坚硬的乳白色泡状防火胶板，有效地阻断火焰，隔绝高温有害气体。

灌注型防火玻璃结构示意图如图2所示，两片或两片以上单层平板浮法玻璃在四周先用边框条密封好，然后由灌注口灌入防火液（如硅酮或聚硫密封胶）经胶结、封口而制成。其防火原理是遇高温以后，在玻璃中间透明胶冻状的防火胶层会迅速硬结，形成一张不透明的防火隔热板。在阻止火焰蔓延的同时，也阻止高温向背火面传导。适用于防火门窗、建筑天井、中庭、共享空间、计算机机房防火分区隔断墙。

在实际生产中，复合玻璃尺寸厚度偏差则必须满足以下国家标准，见表1。

2.3.2单片防火玻璃

单片防火玻璃是由单层玻璃构成，并满足相应耐候等级要求的特种玻璃。单片防火玻璃可以在一定的时间内保持耐火完整性、阻断迎火面的明火及有毒、有害的气体，但不具备隔温绝热功效。单片防火玻璃是将普通浮法玻璃经物理、化学处理工艺钢化而制成，具有良好的耐温性和抗热炸裂性。其缺点是，在火焰高温的情况下遇到水容易爆裂。适用于外幕墙、室外窗、采光顶、挡烟垂壁、防火玻璃无框门以及无隔热要求的隔断墙。单片防火玻璃尺寸厚度偏差标准如表2所示。

3结语

自国内单片防火玻璃批量生产以来，防火玻璃得到了更加广泛的应用，但使用时有几点必须注意：选用防火玻璃前，要先清楚由防火玻璃组成的防火构件的消防具体要求，是防火、隔热还是隔烟、耐火极限要求等；单片和复合灌注型防火玻璃不能像普通平板玻璃那样用玻璃刀切割，必须定尺加工，但复合型（干法）防火玻璃可以达到可切割的要求；选用防火玻璃组成防火构件时，除考虑玻璃的防火耐久性能外，其支撑结构和各元素也必须满足耐火的需要。但总的来讲防火玻璃具有良好的透光性能和防火隔热的性能、耐久性和耐光性能好、具有一定的抗冲击强度、产品性能稳定、使用环境温度范围宽，可广泛用于防火门、窗和防火分区等部分，有很高的推广使用价值。